IoT в сельском хозяйстве: как умные технологии повышают урожайность и эффективность

Постоянно растущий спрос на сельскохозяйственную продукцию заставляет аграриев все больше внедрять новые технологии и научные разработки в свое производство. Сейчас все чаще в статьях и интервью о достижениях можно услышать словосочетание «Умное сельское хозяйство». Что же подразумевает этот термин? По своей сути IoT-решения в сельскохозяйственной отрасли – это инновационные технологии, позволяющие автоматизировать рутинные функции, повысить выпуск продукции (урожайность, надои, привес) и способные отслеживать состояние посевов в реальном времени. 

Уже сейчас в передовых хозяйствах можно встретить автоматические гидросистемы для полива, автоматы для сбора и сортировки урожая, датчики для скота, контролирующие температуру, пульс и активность животных. О том, какие инновации сейчас успешно внедряются в сельское хозяйство, расскажем далее. 

Что такое IoT в сельском хозяйстве

В производственной деятельности IoT (Интернет вещей) уже давно используется для создания полностью или частично автоматизированных линий. Еще в 2023 г. сельское хозяйство РФ вошло в ряд приоритетных направления развития и внедрения искусственного интеллекта. 

Директор Национального центра развития искусственного интеллекта при правительстве России Сергей Наквасин отмечает: 

«По экспертным оценкам, в условиях массового внедрения ИИ может обеспечить прирост валовой добавленной стоимости (ВДС) к 2025 году на 25% в растениеводстве и на 13% в животноводстве». 

Хотя аграрный сектор – одна из самых консервативных отраслей, уже порядка 12% сельхозпроизводителей уже используют инновационные разработки в своей деятельности. 

Основные направления Интернета вещей для сельского хозяйства и принцип их работы

Наиболее популярен мониторинг состояния почвопокрова. «Умные» датчики отслеживают влажность, температуру, наличие полезных веществ и передают данные на основной компьютер, где собирается статистика. При помощи такого мониторинга агроному могут определить сроки посадки, необходимость полива, удобрения, которые внести на том или ином участке. 

Системы мониторинга и управления IoT-процессами в сельском хозяйстве отслеживают и контролируют условия созревания урожая. Это позволяет существенно увеличить производительность и улучшить качество, так как полив, удобрение почвы, сбор урожая происходит по четко установленным срокам, в зависимости от необходимости. 

Еще одна система управления IoT используется в животноводстве, позволяя автоматизировать процесс кормления и уход за животными. С помощью датчиков и сенсоров контролируется качество корма, и определяется его необходимое количество. О контроле здоровья животных мы уже упоминали ранее. 

Все данные систематизируются, и фермеры могут проводить их анализ и принимать стратегические решения. Для овощеводов настоящим прорывом стало внедрение систем климат-контроля, автоматически регулирующих оптимальный уровень температуры и влажности в теплицах и оранжереях. Системы «Умная пасека» позволяют отслеживать температуру и влажность воздуха, влияющих на производительность пчел. Например, при недостатке цветоносов система подскажет о необходимости подкормки роя. 

Благодаря обширной базе данных, передаваемых от сенсоров и датчиков Интернета вещей по всему хозяйству возможно проведение масштабных облачных вычислений и их визуализации для принятия решений. Облачные экосистемы, такие как AWS IoT и Microsoft Azure, создают мощную инфраструктуру для приема, обработки и систематизации данных в огромных масштабах. 

Преимущества использования IoT в аграрном секторе 

Отрасль сельского хозяйства самая трудозатратная по использованию человеческих ресурсов. «Умные технологии» позволяют не только существенно снизить трудозатраты, но и значительно экономить ресурсы – воду, электроэнергию, топливо, необходимые удобрения и подкормки для животных. IoT практически исключает субъективное влияние человеческого фактора, что позволяет минимизировать ошибки и повышает качество продукции. 

Примеры умной сельхозтехники с IoT-решениями

Машины, оснащенные ИИ, например автономные тракторы или роботы-сборщики урожая, позволяют исключить ручной труд в таких трудоемких операциях как посадка, прополка, и конечный сбор продукции. Использование комбинации GPS, компьютерного зрения и систем навигации позволяет этим машинам полностью автономно производить необходимые операции. При этом сама техника постоянно мониторится по своему состоянию. 

Чрезвычайно популярны системы автоматического орошения и полива. Особенно актуальны в условиях российского рискованного земледелия. Благодаря датчикам, контролирующим влажность почвы, полив происходит именно в то время и в том количестве, когда он действительно необходим. Системы умного полива позволяют экономить не только на использовании техники, но и на расходе воды. 

В сельском хозяйстве нашли свое применение дроны и роботы. Первые позволяют отслеживать состояние просевов и своевременно производить опрыскивание посадок от вредителей. Вторые используются в овощеводстве и выращивании плодово-ягодных культур для прополки и ухода за насаждениями. 

Например, американский производитель сельскохозяйственной техники John Deere создал целую линейку средств для системы точного земледелия AMS. Компания AGCO предлагает российским клиентам тракторы и комбайны с улучшенными навигационными и телеметрическими системами. Фирма CLAAS разработала систему дифференцированного внесения удобрений AGROCOM VRA. Производитель Trimble предлагает систему WeedSeeker, которая при помощи светодиодных датчиков, сканирующих растения в красном и инфракрасном диапазонах обнаруживает сорняки и опрыскивает их на месте. 

Почему за умными технологиями будущее? 

Экстенсивный способ ведения сельского хозяйства не столь продуктивен, как интенсивный. Как бы ни была богата Россия ресурсами, в том числе и посевными площадями, упор в настоящее время делается на повышение урожайности качества продукции. Поэтому внедрение новых технологий – хоть и трудный, но необходимый шаг, позволяющий снизить себестоимость аграрного производства и уменьшить потери. 

Благодаря точному анализу почвы IoT позволяет своевременно принять меры по ее обогащению, снижению закисленности, а следовательно, получить больший урожай лучшего качества при этом минимизируя влияние химикатов. 

Контроль состояния животных способствует предотвращению заболеваний, а этот вопрос весьма актуален на фоне вспышек птичьего гриппа, свиного гриппа, свиной чумы и ящура КРС. Экономия водных и энергетических ресурсов позволяет сделать аграрный сектор более экологичным и эффективным. 

Примеры успешного внедрения IoT в агросекторе 

За рубежом IoT активно внедряется в сельское хозяйство. Так, в Израиле применение автоматизированных систем орошения позволили на месте пустыни создать глобальные садоводческие комплексы, обеспечивающие не только внутренние потребности населения, но и позволившие развить экспорт фруктов. Согласно анализу агротехнической компании Roots, система умного полива позволила увеличить урожайность овощей и фруктов от 10% до 66%. 

В Норвегии при помощи датчиков и 3D-камер фермеры отслеживают состояние лосося и форели в рыбохозяйствах. По мнению аналитиков потери при такой системе контроля сократились на 75%. Небольшие фермы в Германии успешно используют сенсоры и IoT-системы в молочной отрасли. Оптимальный рацион и мониторинг состояния животных позволили увеличить надои на 15%. 

Российские агрохолдинги не отстают от зарубежных производителей. Так, компания «Русагро» успешно внедрила систему эффективной логистики и хранения сахарной свёклы. Это позволило снизить потери урожая при транспортировке и хранении на 20%. 

Агрокомплекс «Вощажниково» провел мониторинг зависимости климатических условий (влажности и температуры) и рационом животных. Выяснилось, что при пониженных температурах потребность животных в корме возрастает и система предупреждает сотрудников фермы. Экономия на кормах с вводом умного управления составила более 6 млн. руб. 

Компания «Гранат» внедрила систему умного сбора урожая от «Итерры», позволяющую отслеживать при помощи роботов весь процесс уборки яблок. После внедрения садоводы собрали на 25% больше продукции. 

Перспективы развития IoT в сельском хозяйстве

В России достаточно компаний-вендеров, поставляющих на рынок отечественные IoT-решения в разных направлениях, наиболее известные: 

• «Геомир», занимающийся разработкой и развитием технологии точного земледелия;
• «ЦентрПрограммСистем» разрабатывает системы автоматизации для свиноводческих комплексов и мясоперерабатывающей промышленности;
• «Айтеко» успешно разрабатывает системы видеоаналического контроля качества продукции. 

Сейчас наиболее активными заказчиками являются крупные сельхозпроизводители, такие как «Магнит», «Русагро», «Мираторг» и «Русская аграрная группа», но в недалеком будущем эксперты прочат увеличение интереса к IoT м небольших фермерских хозяйств. 

Как бы ни были сильны традиции в сельском хозяйстве, законы рынка неумолимы. Производители, способные предложить большие объемы качественной продукции, неизбежно получат преимущество перед конкурентами. Именно поэтому со временем технологии интернета вещей (IoT) станут неотъемлемой частью работы большинства сельхозпредприятий.